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    流量计进行正确选型需要关注的五个方面之六:选择合适的测量方法和相应的流量计

    发表时间:2018-11-15   点击次数:  技术支持:15601403222
    六、测量方法和流量计的选择

    上几节都是讲的一般流量计的选型等问题,六、测量方法和流量计的选择  本节针对于流量计在各种不同的浆液流量、大液体流量和蒸汽流量测量中如何正确地选择合适的流量计,并通过流量计选型一览表加以说明,简洁明了,可帮助用户快速实现流量计的选型。

    1、浆液流量测量的选择


    流量计选型一览表中可查得应用于含颗粒纤维浆液的可选的流量计有:差压式流量计中有弯管、楔型管、电磁流量计、多普勒法超声流量计、涡街流量计、靶式流量计、科里奥利质量流量计等。根据目前国内流量计的使用状况和各种流量计的测量性能来看,对测量浆液流量首选电磁流量计,除非所测量的浆液是非导电的或含有铁磁性颗粒,以及测量管道系统不允许截断以接入流量传感器,才选择其他流量计。据报道测量煤粉含量高达65%水煤浆流量的多年应用经验,认为还是电磁流量计最好。

    差压式流量计可用于测量浆液的差压传感器除弯管、楔型管还有环形管,固相较少时还可用圆缺孔板、偏心孔板,文丘里管也有用于测量的实例。

    多普勒法超声流量计是可不截断管道在管外夹装超声换能器(探头)即可测量,但测量准确度不高。

    涡街流量计只能测量含有少量粉状固形物,固相含量较多或是纤维状会产生噪声而无法使用。

    靶式流量计有用于含煤粉的重油或渣油等液流,是采用应变式靶式流量计。

    科里奥利质量流量计在国外有应用于浆液的测量经验,一般以其直管型测量管为宜,但国内应用经验不多。
     

    2、对于封闭管道液体大流量测量的选择


    这里说的大流量不是指某一管径流速较高时的“相对大流量”而是说流量绝对值的大流量。由于管道输送液体的流速有一定的范围,低粘度液体常用的经济流速为1~3m/s,因此,这里说的“大流量”测量是说大管道流量测量。
    一般来讲,DN300以下管径的流量计称为中小管径流量计,DN300~ DN400以上的称为大管径流量计,DN1200以上的称为特大管径流量计。通常特大管径液体流量测量主要为水,除了水以外还有石油产品。一般大管径流量计有差压式流量计、电磁流量计、超声流量计和插入式的流量计,DN300~ DN500的还有容积式流量计和涡轮流量计。

    (1)安装条件
    安装条件主要是根据测量方法是否可以允许切断管流,暂停运行,是否可以允许在管道上打孔,是否允许切断管流安装流量传感器。
    如果允许切断管流安装流量传感器,可以选择电磁流量计、带测量管段的超声流量计、容积式流量计和涡轮流量计。
    如果允许在管道上打孔可以选择外插换能器超声流量计和插入式流量计。
    如果上述要求都不允许,就只能选择外夹装换能器超声流量计。

    (2)测量准确度要求
    对于贸易交接要求测量准确度高的、是不导电液体的可选择带测量管段的超声流量计、多声道的超声流量计、容积式流量计和涡轮流量计,如果是导电液体还可选择电磁流量计。
    对于像控制配比,测量准确度要求低一些的可选择差压式文丘里管、外夹装换能器超声流量计。测量准确度要求低的可选择插入式流量计。

    (3)压力损失(泵送能耗费用)
    大流量测量的泵送能耗费用在流量测量运行成本中占有相当大的比例,压力损失和(泵送能耗费用)比如较大的为差压式文丘里管,容积式流量计和涡轮流量计。较小的为插入式流量计,没有压力损失的为电磁流量计。


    3、蒸汽流量测量的选择
    蒸汽流量测量从测量技术上分为两类,一类为过热蒸汽和高干度(干度x=0.9以上)的饱和蒸汽,另一类为低干度饱和蒸汽。前一类可以作为单相流体处理,而后一类则为两相流。由于目前所有的流量计只适用于单相流体,因此,低干度饱和蒸汽尚需进行深入的研究。

    (1)过热蒸汽和高干度饱和蒸汽的流量测量
    常用的流量计有:节流式差压式流量计,该流量计目前仍是测量蒸汽流量的主要仪表,为适应需要在技术上也有了心得发展,。比如把节流装置、差压变送器及三阀组组成一体成为一体式节流流量计,该节流流量计解决了差压信号管路易出故障的缺点。还有采用定植节流件,用标准喷嘴代替标准孔板,因为喷嘴和孔板相比较,喷嘴的流出系数稳定,不会因为边缘锐角变钝使流出系数发生变化,压损也比孔板低,一般在同样流量及 值时压损约为孔板的30%~50%。
    涡街流量计测量中温,即200℃以下,应用于蒸汽应该说已经趋于成熟,是目前常用于蒸汽测量的一类流量计。但是一定要注意低干度介质将使其仪表系数偏离检测值而增大测量误差。
    均速管流量计、分流旋翼式流量计在准确度要求不太高的内部管理分配上应用还是可以的,因为使用比较便宜、简洁,适应于中小流量蒸汽的测量。
    对于靶式流量计,国内于上世纪70年代开发的电动、气动靶式流量变送器,它是电动、气动单元组合仪表的检测仪表。由于当时力转换器直接采用差压变送器的力平衡机构,因此,带来力平衡机构本身所造成的许多不足。比如,测量准确度较低、零点漂移、杠杆机构可靠性、稳定性差等。因此原JJG 461-1986《靶式流量变送器》规程制定于1986年,已有25年之久。由于现在已基本不再生产和使用电动、气动靶式流量变送器。原有的规程已不适应使用,因此修订了新的
    靶式流量计规程。
    靶式流量计的结构是由测量管、靶板、力传感器、信号处理单元组成。力传感器为应变计式传感器,信号处理显示可以就地直读显示或输出标准信号。力传感器由筒式弹性体和力应变片组成,可以是内贴式和外贴式两种。当弹性体在力作用下发生形变,它破坏了由力应变片组成的电桥的平衡,产生与流量成平方关系的电信号。
    其工作原理是在恒定截面直管段中设置一个与流束方向相垂直的靶板,流体沿靶板周围通过时,靶板受到推力的作用,推力的大小与流体的动能和靶板的面积成正比。在一定的雷诺数范围内,流过流量计的流量与靶板受到的力成正比。靶板所受的力由力传感器检出。
    以圆形靶板为例,流量计算的基本公式为:
                             
                         
    式中,  ——质量流量(kg/s);
            ——体积流量(m /s);
            ——流量系数(纯数);
           ——流束的膨胀系数(纯数)。对不可压缩性流体 =1,对可压缩性流体 <1;
           ——测量管内径(m);
           ——靶径(m);
           ——流体的密度(kg/m );
           ——靶受到的力(N)。
    靶板受力经力转换器转变成电流信号(4~20)mA或气压信号(20~100kPa)输出,输出信号与流量的关系可根据上式确定。
    由于应变式新型靶式流量计具有新的结构和测量原理,在蒸汽测量中具有比较优越的使用前景,适应于中小流量蒸汽的测量。

    (2)低干度饱和蒸汽的流量测量
    一般的工业锅炉产生的饱和蒸汽在出口处为高干度(0.95以上)的饱和蒸汽,但是在长距离输送过程中,由于保温不好或间歇用汽出现不平衡情况等许多因素使干度不断下降,甚至成为含水量很高的湿蒸汽,即成为气、水两相流体。这两相流体的流动特性与单相流是有着本质区别。在单相流中检测的流量计仪表系数或流出系数是不能用于两相流测量的。比如对孔板流量计进行的两相流试验中的流出系数必须进行干度修正。因此,在低干度饱和蒸汽的流量测量中,干度参数是必须测量的一个参数。遗憾的是目前还没有成熟的干度计出现。另外其他各类流量计的仪表系数的干度修正都尚未进行深入研究。只有解决这个问题,才能测量低干度饱和蒸汽的流量。

    表1   流量计流体特性和工艺过程条件选型一览表


     

    流体特性和工艺过程条件
    液   体
    气体
    符号说明
    流体特性
    液体工艺过程条件
    最适用常适用◆一定条件下适用×不适用
    清洁
    赃污
    含颗粒纤维
    腐蚀性浆
    腐蚀性
    粘性
    非牛顿流体
    液液混合
    液气混合
    高温
    低温
    小流量
    大流量
    脉动流
    一般
    小流量
    大流量
    腐蚀性
    高温
    蒸汽
    差压式
    孔板
    ×
    ×
    喷嘴
    ×
    ×
    ×
    文丘里管
    ×
    ×
    ×
    弯管
    ×
    ×
    ×
    楔型管
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    均速管
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    浮子式
    玻璃管
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    金属锥管
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    容积式
    椭圆齿轮
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    腰轮
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    刮板
    ×
    ×
    ×
    ×
     
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    膜式
    ×
    ×
    ×
     
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    涡轮式
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    电磁式
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    振荡式
    涡街
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    旋进旋涡
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    超声式
    多普勒法
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    传播时间法
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    靶式
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    热式
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
     
    ×
    ×
    科式力质量
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    插入式(涡轮)(涡街)(电磁)
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
    ×
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
    1、—:取决于测量头的类型;2、用于赃污的孔板为圆缺孔板;3、用于粘性的孔板为四分之一圆孔板和锥型入口孔板。
     
    表2   流量计测量性能、安装条件选型一览表
     
    符号说明:
    测量性能
    安装条件
    ★  最适用  ● 通常适用◆在一定条件下适用×  不适用
    准确度
    最低雷诺数
    范围度
    压力损失
    输出特性
    高准确度流量
    适用性
    高准确度总量适用性
    公称通径范围
    (mm)
    传感器安装方位和流动方向
    上游直管段长度要求

     

     
    孔板
    2×10
    中~大
    SR
    ×
    50~1000
    任意
    短~长
    喷嘴
    1×10
    小~中
    SR
    ×
    50~500
    任意
    短~长
    文丘里管
    7.5×10
    SR
    ×
    50~1200
    (1400)
    任意
    短~中
    弯管
    1×10
    SR
    ×
    ×
    >25
    任意
    短~中
    楔型管
    中~低
    5×10
    SR
    ×
    ×
    25~300
    任意
    短~中
    均速管
    10
    SR
    ×
    ×
    >25
    任意
    短~中
    浮子式
    玻璃锥管
    低~中
    10
    L
    ×
    ×
    1.5~100
    垂直从上到下
    金属锥管
    10
    L
    ×
    10~150
    容积式
    椭圆齿轮
    中~高
    10
    L
    ×
     6~250
    水平或垂直
    腰轮
    中~高
    10
    L
    ×
    15~500
    刮板
    中~高
    10
    液大  气小
    L
    ×
    25~300
    膜式
    2.5×10
    SR
    ×
    15~100
    水平
    涡轮式
    中~高
    10
    低~中
    L
    10~500
    水平
    短~中
    电磁式
    中~高
     
    中~大
    L
    6~3000
    任意
    无~中
    流体振荡(旋涡)式
    涡街
    无限制
    小~大
    小~中
    L
    ×
    50~
    任意
    中~长
    旋进旋涡
    2×10
    中~大
    L
    ×
    50~150
    任意
    很短
    超声式
    多普勒法
    5×10
    中~大
    L
    ×
    ×
    >100(25)
    任意
    短~长
    传播时间法
    5×10
    小~中
    L
    >25
    任意
    短~中
    靶式
    低~中
    2×10
    L
    ×
    15~200
    任意
    短~中
    热式
    10
     
    ×
    ×
    4~30
    任意
    无~中
    科式力质量式
    无数据
    中~大
    中-很大
    L
    6~15
    水平或任意
    插入式(涡轮)(涡街)(电磁)
    无数据
    取决于测量头
    L
    ×
    ×
    >100
    取决于测量头
    中~长
     
     

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